Hydrophobization of cotton fabrics: Evaluating the efficacy of bio-based material treatments and durable water repellent finishings
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-01-23
Department
Major/Subject
Fiber and Polymer Engineering
Mcode
CHEM3024
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
77 + 1
Series
Abstract
Cellulosic textiles inherently lack hydrophobic properties, often supplanted by synthetic, less recyclable multi-material solutions in barrier textiles. This thesis explores sustainable alternatives, specifically focusing on surface-modified hydrophobic cotton textiles. The study aims to prove the concept of hydrophobizing cotton textiles utilizing a novel bio-based material treatments to enhance hydrophobicity of commercial Durable Water Repellent (DWR) finishes. The efficacy of these treatments are assessed as is, post-abrasion and post-washing, thereby advancing towards a viable, sustainable solution in barrier textiles. The research evaluated four different DWR finishes on two cotton types (knitted and woven) across six structures. The finishes were applied using a conventional pad-dry-cure process. Select structures underwent additional treatment with a bio-based material treatment, prepared via same methods. The hydrophobic performance was primarily measured through sessile contact angle measurement of a water droplet, guided by a Design of Experiment (DOE) framework. Results indicated that the bio-based material treatment, enhanced hydrophobicity surpassing traditional DWR finishes in pre- and post-abrasion due to increased surface roughness. However, all samples showed reduced hydrophobicity after washing, with DWR-1 and DWR-2 losing effectiveness entirely, whereas DWR-3 and DWR-4 maintained hydrophobic properties post-washing. In conclusion, this study demonstrates the potential of bio-based material treatments in cellulosic textile finishing and creating functional, sustainable barrier textiles out of renewable resources. These findings hold significant implications for developing environmentally-friendly textiles in outerwear and reducing PFCs and synthetic materials in the industry.Selluloosatekstiilien vettähylkivät ominaisuudet jäävät heikommiksi verrattuna useisiin kierrätettäviin synteettisiin materiaaleihin barrieritekstiili-sovelluksissa. Tämä opinnäytetyö keskittyy kestävämpiin vaihtoehtoihin, joista erityisesti pintamuokattu puuvillakangas on tutkimuksen keskiössä. Työssä pyritään osoittamaan, miten uusi biomateriaalikäsittely parantaa kaupallisten vettä hylkivien kemikaalien (DWR) tehokkuutta tekstiilien märkäkäsittelyissä. Kemikaalien tehokkuutta arvioidaan sellaisenaan, hankauskäsittelyn jälkeen sekä viiden pesun jälkeen. Materiaalikeskiössä ovat neljä kaupallista DWR tuotetta, biopohjainen käsittely (BMT) sekä kaksi puuvillakangastyyppiä: kudos ja neulos, joista kummastakin valittiin kolme eri laatua. Kaikki kankaat käsiteltiin yleisesti käytetyllä rullatela-kyllästysmenetelmällä. Vettä hylkiviä ominaisuuksia arvioitiin vesipisaran kosketuskulma-mittauksilla, jotka toimivat tutkimusmuuttujina koesuunnittelussa (DOE). Tulokset osoittivat, että biopohjainen käsittely paransi kankaiden vettä hylkiviä ominaisuuksia verrattuna perinteiseen DWR-käsittelyyn, erityisesti hankauskäsittelyn aiheuttaman pinnan karheutumisen seurauksena. Kaikissa näytteissä vettä hylkivät ominaisuudet heikentyivät viiden pesun jälkeen. DWR-1 ja DWR-2 menettivät vettä hylkivät ominaisuutensa kokonaan, kun taas DWR-3 ja DWR-4 näytteissä ominaisuudet säilyivät pesujen jälkeen. Tämän opinnäytetyön tulokset korostavat biopohjaisen käsittelyn potentiaalia selluloosatekstiilien funktionalisoinnissa. Näiden tulosten valossa perfluorihiilivetyjen (PFC) sekä muovien käytön vähentäminen tekstiilialalla vaikuttaa mahdolliselta, mikä luo perustan kestävien, uusiutuvista materiaaleista valmistettujen ja kierrätettävien barrieritekstiilien kehitykselle muun muassa ulkoiluvaatteisiin.Description
Supervisor
Kontturi, EeroThesis advisor
Ilén, ElinaKeywords
textile finishes, water repellency, bio-based barrier textile, durable water repellent, cotton